Dinâmica de Partículas Auto - Propelidas

In this work, we study the collective behaviour of living systems whose aggregates form organized groups such as flocks of birds, herds of mamals and schools of fishes. Through numerical simulations, we model the collective movement of a school of fishes using behavioural rules similar to the ones proposed by Couzin et al. [23], that investigates the spatial dynamics of animals groups. The model presents three interaction zones: repulsion, orientation and attraction. Our results for the distributions of nearest neighbour distance, the diference of orientation between the velocities of neighbour fishes and the cooperativeness of the school are in good agreement with experimental measurements. A simpler way to describe the collective motion of several groups of organisms was introduced by Vicsek et al. [10]. This model presents only one interaction region, called orientation zone and considers point particles moving off lattice at constant speed adjusting their direction of motion to that of the average velocity of their neighbors, being subject to some noisy term. A second-order transition between an ordered state and a disordered regime was found. However, Gregoire and Chate [12] contest the nature of such phase transition as being of first order. Indeed, this transition is related to the way of introducing the noise into the system. In this sense, we present a comparative study on noise in two system of self-propelled particle (Vicsek model and Gregoire model) with the aim of understanding the role of the noise on some observables such as polarization, distributions of the nearest neighbour distances, difference of orientations between neighbour particles, the order parameter and the Binder cumulant.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNeste trabalho, estudamos o comportamento coletivo de sistemas vivos cujos agregados formam grupos organizados tais como bandos de pássaros, rebanhos de mamíferos e cardumes de peixes. Através de simulações numéricas, modelamos o movimento coletivo de cardumes de peixes usando regras comportamentais similares áquelas propostas por Cousin et al.[23], que investigam a dinâmica espacial de grupos de animais. O modelo apresenta três zonas de interação: repulsão, orientação e atração. Nossos resultados para as distribuições das distâncias entre vizinhos mais próximos, a diferença de orientação entre as velocidades de peixes vizinhos e a cooperatividade do cardume estão de bom acordo com medidas experimentais. Uma maneira mais simples para descrever o movimento coletivo de vários grupos de organismos foi introduzido por Vicsek et al. [10]. Este modelo apresenta somente uma região de interação, chamada zona de orientação e considera partículas pontuais movendo na rede com uma velocidade constante ajustando sua direção de movimento à velocidade média de seus vizinhos, estando sujeita a algum termo ruidoso. Uma transição de segunda ordem entre um estado ordenado e um regime desordenado foi encontrado. Porém, Gregoire e Chaté [12] contestam a natureza da transição de fase como sendo de primeira ordem. Na verdade, está transição está relacionada à forma de introduzir o ruído no sistema. Neste sentido, apresentamos um estudo comparativo sobre o ruído em dois sistemas de partículas auto-propelidas (modelo de Vicsek e modelo de Gregoire) com o objetivo de compreender o papel do ruído em alguns observáveis tais como a polarização, distribuições das distâncias entre vizinhos mais próximos, diferença de orientação entre partículas vizinhas, o parâmetro de ordem e o cumulante de Binder